Инжeнeры из Унивeрситeтa Кoлoрaдo в бoулдeрe рaзрaбoтaли тoнкий, искусствeннo структурирoвaнныe «мeтaмaтeриaл», кoтoрый может охладить объект под прямыми солнечными лучами без использования воды или энергии.
При нанесении на поверхности метаматериала пленки охлаждает объект ниже, эффективно отражая поступающей солнечной энергии, позволяя поверхности излучать тепло в виде инфракрасного теплового излучения.
Для снижения температуры поверхности ниже, фильм работает с помощью процесса, известного как «пассивное охлаждение», что означает, что он выделяет тепло за счет теплового излучения, не пропуская ни приходящей солнечной энергии, которая может свести на нет потери тепла.
Задача исследователей заключалась в создании материала, который может обеспечить два-в-одном: чтобы отразить солнечный свет обратно в атмосферу, сохраняя при этом возможность доступа к инфракрасному излучению.
Чтобы решить эту проблему, исследователи создали видимо-рассеяния, но инфракрасное излучение в стеклянных микросфер в полимерную пленку. Потом под этот слой, они добавили тонким серебряным покрытием для максимальной спектральной отражательной способности.
«Просвещение метаматериала из стекловолокна, а также серебряных покрытий производят в соответствии с типом процесса прокатки в рулоне», — добавил он, Жунгуй молодых (Жунгуй Ян), профессор машиностроения и членом американского общества инженеров-механиков. Это означает, что пленка может быть изготовлены с использованием стандартных методов изготовления рулонных валики по цене около 50 центов за квадратный метр.
«Только от 10 до 20 квадратных метров этого материала на крышу может быть приятно, чтобы охладить дом для одной семьи в летний период», — говорит Ган Тан (Тан банды), доцент кафедры гражданского и архитектурного проектирования Вайомингского университета и соавтор исследования.
Как описано в журнале Science, стеклопакеты гибридный материал может обеспечить «экологически чистые средства для дополнительного охлаждения» для термоэлектрических электростанций, которые требуют огромное количество воды и электроэнергии, чтобы поддерживать свои собственные механизмы при оптимальных температурах.
Толщина пленки всего 50 микрон, это немного больше, чем алюминиевой фольги вы можете найти в вашей кухне. И, как фольга, исследователи говорят, что он может быть легко и экономически эффективно производить катушки для крупных жилых и коммерческих приложений.
«Мы считаем, что этот недорогой процесс производства, будут преобразованы для применения в реальной жизни технологии радиационного охлаждения», — говорится в заявлении доцент Инь Сяобо (Сяобо Инь), который возглавлял исследование.
Инь сказал, что здания и электростанции — не единственные структуры, которые могут быть полезны. Материал также может предотвратить перегрев солнечными батареями, что позволяет им работать не только дольше, но более эффективно.
«Только за счет применения этого материала на поверхность панели солнечных батарей, мы может охладить панели и закрепляют один или два процента солнечного эффективности», — сказал Инь. «Это сделает большой разницы в размерах».
Инь и его группа подала заявку на патент как Введение в изучение возможных коммерческих применений. Они также планируют в этом году создать прототип «охлаждения» ферма площадью 200 квадратных метров в боулдере.
«Главное преимущество этой технологии заключается в том, что она работает круглосуточно без использования электричества или воды», — сказал он Жунгуй Ян (Жунгуй Ян), профессор машиностроения и соавтор статьи. «Мы рады возможности исследовать возможности использования технологий в энергетике, аэрокосмической отрасли, сельском хозяйстве и т. д.»
Изобретение является результатом грант в размере 3 млн. долл. США в 2015 году, Яню Инь и Агентство по исследованиям в области перспективных исследований энергетики США (arpa-Е).
